KR20200053435A - 폴리머 레진 몰드 컴파운드 기반 기판을 위한 커팅 방법 및 그 시스템 - Google Patents

폴리머 레진 몰드 컴파운드 기반 기판을 위한 커팅 방법 및 그 시스템 Download PDF

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제뉴인 솔루션스 피티이. 엘티디.
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Abstract

본 발명은 레이저 어블레이션 공정에 의해 폴리머 레진 몰드 컴파운드 기판을 패키지들 또는 칩들로 싱귤레이션하기 위한 레이저를 이용한 시스템 및 방법을 포함한다. 기판을 지지하기 위해 사용되는 금속 지그는 커팅 과정에서 레이저 빔이 통과하도록 해주는 트렌치들을 포함한다. 빌트인 배관은 커팅 과정에서 기판을 냉각시키기 위해 지그 둘레에서 베이스 내에서 물이 순환하는 것을 가능하게 한다. 레이저 빔은 기판을 냉각하고 부스러기를 제거하기 위해 압축 가스 또는 공기와 함께 커팅 노즐을 통과하여 지나갈 수 있다. 서로 다른 속도 및 레이저 파라미터들에서의 통과들의 조합이 얻어질 수 있도록, 펄스 레이저 빔이 커팅 공정에서 사용될 수 있다. 이것은 높은 속도에서 유닛들의 일회 통과 싱귤레이션을 가능하게 한다.

Description

폴리머 레진 몰드 컴파운드 기반 기판을 위한 커팅 방법 및 그 시스템
본 발명은 집적 회로 칩 준비와 관련되어 있으며, 보다 특정적으로는 레이저 어블레이션(laser ablation) 공정에 의해 폴리머 레진 또는 기판을 집적 회로들로 싱귤레이션(singulation)하는 방법에 관한 것이다.
마이크로칩 또는 칩으로도 불리는 집적 회로('IC')는 실리콘과 같은 반도체 소재의 작고 평탄한 조각 위에 있는 전자 회로들의 세트이다. 수많은 미세한 트랜지스터들을 집적하는 것은 개별적인 전자 부품으로 구성된 것들보다 더 작고, 더 값싸며, 더 빠른 회로로 귀결된다. IC들은 컴퓨터, 이동 전화, 기타 디지털 가전 제품들을 포함하여 전자 장치들에 폭넓게 사용된다.
개별적인 회로들과 비교하여 IC의 주요한 장점들은 비용 및 성능이다. 패키지화된 IC들은 개별적인 회로들보다 훨씬 적은 소재를 소모한다. IC들은 전형적으로 포토리소그래피에 의해 유닛으로서 인쇄되는 반면, 개별적인 회로들은 한번에 하나의 트랜지스터만이 구현된다. IC의 구성품은 그 작은 크기 및 밀접한 근접성으로 인해 재빠르게 스위칭될 수 있고 비교적 적은 전력을 소모한다. 그러나 IC를 설계하고 필요한 포토마스크를 만드는 것은 비용이 많이 든다. 이 높은 초기 비용은 IC가 대량 생산에서만 실용적이라는 것을 의미한다.
반도체 장치의 제조는 IC를 생성하기 위해 활용되는 공정이다. 이것은 전형적으로 실리콘과 같은 반도체 소재로 만들어진 웨이퍼(즉, 기판)를 커팅하는 것으로 시작된다. 이후에 IC는 일련의 포토리소그래피 처리 단계와 화학 처리 단계로 만들어질 수 있다.
다이(die)의 준비는 직접 회로(IC) 패키징 및 테스트를 위해 웨이퍼를 준비하는 공정이다. 다이의 준비는 전형적으로 웨이퍼 마운팅과 웨이퍼 다이싱을 포함한다. 웨이퍼 마운팅(wafer mounting)은 웨이퍼가 개별적인 다이들로 커팅되기 전에 수행된다. 다이싱(dicing), 커팅 또는 싱귤레이션은 웨이퍼를 보다 작은 부분들로 커팅하는 것을 포함한다. 복수의 동일한 집적 회로들을 포함하는 웨이퍼는 개별적인 다이들이 각각 이 회로들 중 하나를 포함하도록 커팅된다. 다양한 방법들과 장비가 반도체 웨이퍼로부터 개별적인 반도체 다이를 싱귤레이션하기 위해 활용될 수 있다. 전형적으로, 스크라이빙(scribing) 또는 다이싱으로 불리는 기법이 다이아몬드 커팅 휠 또는 웨이퍼 쏘(wafer saw)로 스크라이브 그리드를 따라 웨이퍼를 관통하여 커팅하는 데에 활용된다.
싱귤레이션의 전통적인 방식들은 웨이퍼를 개별적인 다이들로 커팅하기 위해 다이아몬드 쏘잉(diamond sawing)을 이용한다. 그러나 에폭시 몰딩 컴파운드 패키지들의 다이아몬드 쏘잉은 문제가 될 수 있다. 에지 치핑(edge chipping), 에지 크랙(edge crack), 카퍼 스미어(copper smear), 에지 카퍼 버(edge copper burr) 및 솔더 브리징(solder bridging)이 흔한 문제들이다. 물 또는 습식 화학 슬러리를 이용하는 것은 이 문제들 중 몇몇을 회피하는 데에 도움이 될 수 있다. 그러나 기계적인 쏘잉 도중의 누설은 추가적인 문제가 될 수 있다. 다른 문제들에는 기계적인 쏘의 높은 비용과 쏘 마모로 초래된 불안정한 칩 크기 및 느린 다이싱 속도가 포함된다.
다이아몬드 쏘잉의 다른 한계는 직선 라인들을 커팅하는 데에만 적합하다는 것이다. 또한, 커팅 툴의 정렬과 폭을 위해, 각각의 스크라이브 그리드가 상대적으로 넓은 폭을 가져야 한다. 이것은 반도체 웨이퍼의 큰 부분을 소모한다. 또한, 커팅 공정이 느려서 종종 반도체 웨이퍼 상의 스크라이브 그리드 모두를 스크라이빙하는 데에 한 시간 이상을 필요로 한다.
어브레이시브 워터 젯(abrasive water jet, AWJ) 기법은 전통적인 방식들에 비해 몇가지 향상점을 제공한다. 습식 화학 슬러리가 좁은 오리피스를 통해 압입되는데, 이는 반도체 소재 칩을 커팅하는 데에 활용될 수 있다. 그러나 AWJ도 단점이 있다. 그것은 일반적으로 느린 공정이라는 것이다. 전형적으로 AWJ는 곡선 컷들에 대해서만 사용되더라도 시간당 1000유닛(units per hour, UPH)보다 적게 제한된다. 이것은 또한 세척 및 건조의 형태로 된 전처리를 필요로 한다. 그리고 물은 여과되고 재활용될 수 있지만, 격렬한 AWJ 작용은 가넷 그릿(garnet grit)의 크기를 감소시켜서 재활용될 수 없게 한다. 다른 문제들에는 높은 비용과 조작자들을 위한 음향 보호/격리를 필요로 하는 높은 소음 수준이 포함된다.
레이저는 다이 싱귤레이션을 위한, 그리고 웨이퍼 및 패키지에 마킹하기 위한 향상된 방법을 제시한다. 레이저는 Quad-Flat No-leads(QFN), Fine-Pitch Ball Grid Array(FBGA), 및 Micro Secure Digital(SD) 또는 Micro Secure Digital(SD)(MMC)는 물론 Direct Chip Attach(DCA) 타입 패키지와 같은 IC 패키지들의 싱귤레이션을 위한 기계적인 방식들에 대한 매력적인 대안으로서 부상하였다. 종종 레이저 쏘잉으로 불리는 이 기법은 표면 실장 제품들뿐만 아니라 특히 윤곽이 있는 패키지들에 대해 유용하다. 후자의 경우, 좁은 컷을 만들 수 있는 레이저의 능력이, 최대의 산출과 최소의 자국을 위해 전자회로들이 에지에 매우 밀접하게 배치되는 것을 가능하게 한다. 레이저 기반 싱귤레이션은 툴의 마모나 작업 대상물 상의 기계적인 스트레스가 없다는 점에서 “비접촉 공정”이다. 또한, 레이저 커팅은 일관된 결과를 산출할 수 있다. 그러나, 효율적이기 위해서는 레이저 기법들이 속도, 비용 및 에지 거칠기와 같은 고려사항들에 대처하여야 한다.
레이저에 의해 생성되는 열이 종종 관심 대상이다. 레이저 싱귤레이션에서, 레이저 열에 의한 열효과는, 에지 열손상, 소재 연소 및 분출 소재에 의해 초래된 어블레이션(ablation)을 포함하는 중대한 문제들을 야기한다. 패키지의 다이싱을 위해 초단 펄스 피코초(ps) 레이저, 펨토초(fs) 레이저 또는 자외선(UV) 레이저를 사용하는 것은 일반적으로 이들의 높은 비용으로 인해 비용 효율적이지 않다. 또한 펨토초, 피코초 레이저 또는 UV 레이저는 그 낮은 출력으로 인해 산업적인 처리량 요구 조건을 충족할 수도 없다.
따라서, 이 한계들을 극복한 레이저를 이용한 폴리머 레진 몰드 컴파운드 기반 기판들에 대한 향상된 레이저 커팅 시스템 및 방법에 대한 필요가 생긴다. 이 방법은 통상적인 기법들보다 짧은 시간에 균일한 싱귤레이션을 제공하고 좁은 스크라이브 라인을 유지하여야 한다.
이어지는 요약은 개시된 실시예의 독특한 혁신적인 특징들의 일부에 대한 이해를 도모하기 위해 제공되며, 완벽한 설명으로서 의도된 것이 아니다. 여기서 개시되는 실시예들의 다양한 양상들에 대한 완전한 평가는 명세서, 청구범위, 도면 및 요약을 전체로서 고려함으로써 파악될 수 있다.
실시예들에는 레이저 어블레이션 공정에 의해 폴리머 레진 컴파운드를 패키지들로 싱귤레이션하기 위한 시스템이 포함된다. 이 시스템은 버퍼 스테이션, 레이저 및 폴리머 레진 컴파운드를 지지하기 위한 지그를 포함할 수 있다. 진공압이 폴리머 레진 컴파운드를 지그에 지지하기 위해 이용될 수 있다. 레이저는 10kHz 및 그 이상의 반복률(repetition rate)의 펄스 레이저일 수 있다. 버퍼 스테이션은 선택적으로 신속-냉각 가스를 방출하기 위한 가스 인젝터를 가진 가열 요소를 포함할 수 있다. 또한, 압축 공기 또는 가스의 공급원이 압축 공기 또는 가스를 레이저의 방향으로 강제시킨다.
레이저는 지그에 임베드(embed)되어 있는 트렌치(trench)들을 따라 커팅하며, 지그는 내부 파이프 시스템을 가진 베이스 플레이트를 통과하여 액체를 순환시킴으로써 냉각된다. 트렌치들은 약 1 내지 3 cm의 깊이 및 1 mm와 같거나 그보다 큰 폭을 가질 수 있다. 대안적인 디자인에서, 트렌치들은 0.5 mm와 같거나 그보다 큰 폭을 가진다.
실시예들에는 또한 레이저 커팅 공정에 의해 폴리머 레진 컴파운드를 패키지들로 싱귤레이션하는 방법도 포함된다. 이 방법은 (a) 폴리머 레진 컴파운드를 커팅 지그로 로드하는 단계, (b) 폴리머 레진 컴파운드를 커팅 지그에 고정하기 위해 진공을 활성화하는 단계, (c) 커팅 지그에 임베드되어 있는 일련의 트렌치들을 따라 폴리머 레진 컴파운드를 절단하도록 펄스 레이저를 활성화하는 단계, 및 (d) 폴리머 레진 컴파운드를 냉각하기 위해 커팅 지그의 베이스 플레이트를 통과하여 액체를 순환시키는 단계를 포함한다.
이 방법은 버퍼 스테이션에서 기판을 예열하는 추가적인 단계를 포함할 수 있으며, 선택적으로 기판을 커팅 지그 위에 로드하기 전에 신속-냉각 가스를 분사하는 단계를 포함할 수 있다. 압축 공기 도는 가스가 어블레이션된 영역을 냉각시키기 위해 및/또는 부스러기를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 패키지들은 커팅된 후에 세정 스테이션으로 전달될 수 있다.
도입
본 발명의 제1 양상은 레이저 어블레이션 공정에 의해 폴리머 레진 몰드 컴파운드 패키지 또는 기판을 패키지들 또는 칩들로 레이저 싱귤레이션하는 시스템 및 방법이다.
본 발명의 제2 양상은 펄스 레이저 빔 및 서로 다른 속도와 레이저 파라미터에서의 통과의 복수의 조합(즉, 순차 커팅)을 이용하는 레이저 커팅 방법이다.
본 발명의 제3 양상은, 복수의 통과가 높은 처리율과 에지 품질의 최적 조합을 전해주면서 복수의 순차 커팅을 이용하는 레이저 커팅 방법이다.
본 발명의 제4 양상은 폴리머 레진 컴파운드가 따라서 커팅되는 트렌치들을 가진 커팅 지그를 이용하는 레이저 커팅 방법이다.
본 발명의 제5 양상은 커팅 지그 및 부착된 기판/칩들을 냉각하기 위해 액체를 순환시키는 내부 파이프들 구비한 베이스 플레이트를 이용하는 레이저 커팅 방법이다.
도 1은 싱귤레이션을 위한 기판 및 레이저 빔을 나타내고 있다.
도 2a는 레이저 어블레이션 공정에 의해 폴리머 레진 몰드 컴파운드 패키지 또는 기판을 칩들로 싱귤레이션하는 레이저 커팅 방법의 단계들을 열거한 순서도이다.
도 2b는 레이저 어블레이션 공정 이후에 칩들을 세정하는 단계를 열거한 순서도이다.
도 3a는 그 위에 패키지나 기판이 로드되지 않은 커팅 지그의 평면도를 나타내고 있다.
도 3b는 그 위에 패키지나 기판이 로드되지 않은 커팅 지그의 정면도를 나타내고 있다.
도 4a는 커팅 지그의 측면도들을 나타내고 있다.
도 4b는 진공 홀의 근접도를 나타내고 있다.
도 5는 커팅 지그를 냉각하기 위해 커팅 지그가 그 위에 장착되는 베이스 플레이트를 통과하여 순환하는 냉각수의 방향을 나타내고 있다.
도 6a는 OLGA로 부착된 인터포저(Interposer)의 스트립 패키지를 나타내고 있다.
도 6b는 제1 단계에서 싱귤레이션을 나타내고 있다.
도 6c는 제2 단계에서 싱귤레이션을 나타내고 있다.
도 6d는 제3 단계에서 싱귤레이션을 나타내고 있다.
도 6e는 제4 단계에서 싱귤레이션을 나타내고 있다.
도 6f는 싱귤레이션 이후에 개별적인 패키지들을 나타내고 있다.
도 6g는 싱귤레이션 이후에 개별적인 패키지들의 에지들을 나타내고 있다.
위의 요약은 물론 이어지는 설명적인 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면을 참조로 더욱 잘 이해될 것이다. 본 개시를 설명하기 위한 목적을 위해 본 개의 예시적인 구조가 도면들에 나타내어져 있다 그러나 본 개시가 여기서 개시되는 특정한 방법들 및 수단들로 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술분야의 사람들은 도면들이 축적에 맞는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 가능하다면, 유사한 구성들은 동일한 참조번호로 표시되어 있다.
정의
본 발명이 주로 에폭시 몰딩 컴파운드의 싱귤레이션에 대해 묘사하고 있으나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니며 소형 부품들의 정밀 성형 및 몰딩을 필요로 하는 다른 노력들을 보조하는 데에 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한 폴리머 레진 컴파운드에 대한 참조가 이루어져 있으나, 본 기술은 다른 기판들로도 손쉽게 전용될 수 있다. 이 비제한적인 예들에서 논해지는 특정적인 값들이나 구성은 바뀔 수 있으며, 단지 적어도 한 실시예를 설명하기 위해 인용된 것이고, 그 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니다.
본 명세에서 '한 실시예/양상' 또는 '일실시예/양상'이라는 참조는 그 실시예/양상과의 관계에서 설명된 특정적인 특징, 구조 또는 특성이 본 개시의 적어도 하나의 실시예/양상에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세의 다양한 지점에서 '한 실시예/양상에서' 또는 '다른 실시예/양상에서'라는 문구의 사용은 반드시 모두가 동일한 실시예/양상을 언급하는 것이 아니며 다른 실시예들/양상들과 상호 배타적인 별개의 또는 대안적인 실시예들/양상들인 것도 아니다. 또한, 몇몇 실시예들/양상들에 의해 나타나지만 다른 것들에서는 나타나지 않을 수 있는 다양한 특징들이 설명되어 있다. 유사하게, 몇몇 실시예들/양상들에 대해 필요 조건일 수 있지만 다른 실시예들/양상들에 대해서는 그렇지 않은 다양한 필요 조건들이 설명되어 있다. 실시예 및 양상은 특정한 예들에서 상호 교체될 수 있게 이용될 수 있다.
본 명세에서 사용되는 용어들은 일반적으로, 본 개시의 맥락 내에서 그리고 각 용어가 사용되는 특정한 문맥 내에서 해당 분야에서의 그 보편적인 의미를 가진다. 본 개시의 설명과 관련하여 종사자들에 대한 추가적인 가이드를 제공하기 위해, 본 개시를 설명하기 위해 사용되는 특정한 용어들이 이하에서, 또는 본 명세의 다른 곳에서 검토된다. 편의를 위해 특정한 용어들이 이탤릭체 및/또는 인용 부호들을 이용하여 강조될 수 있다. 강조의 사용은 해당 용어의 범위나 의미에 아무런 영향이 없으며; 해당 용어의 범위 및 의미는 강조되어 있든 그렇지 않든 같은 문맥 내에서 동일하다. 동일한 것이 하나 이상의 방식으로 언급될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
결과적으로, 대체 언어 및 동의어가 여기서 논해지는 하나 또는 그 이상의 용어들에 대해 사용될 수 있다. 여기서 용어가 상술되거나 논의되는지 여부에 따라 특별한 중요성이 가중되는 것도 아니다. 특정한 용어들에 대한 동의어가 제공된다. 하나 또는 그 이상의 동의어들에 대한 설명은 다른 동의어들의 사용을 배제하지 않는다. 여기서논해지는 용어들의 예를 포함하여 본 명세의 어디에서든 예들의 사용은 단지 설명을 위한 것이며 본 개시 또는 예시화된 용어의 범위나 의미를 더 제한하도록 의도된 것이 아니다. 마찬가지로, 본 개시는 본 명세에 주어진 다양한 실시예들로 제한되지 않는다.
본 개시의 범위를 더욱 제한하려는 의도 없이, 본 개시의 실시예들에 따른 기구, 장치, 방법 및 그 관련된 결과물들의 예들이 이하에서 주어진다. 독자의 편의를 위해 각 예들에서 제목 또는 부제가 사용될 수 있는데, 이들은 어떤 방식으로든 본 개시의 범위를 제한하지 않는다는 것에 주목하여야 한다. 달리 정의되지 않는 이상, 여기서 사용되는 모든 기술적, 과학적 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 논란이 있는 경우, 각종 정의들을 포함하여 본 문헌이 제어할 것이다.
'다이(die)'라는 용어는 기능 회로가 그 위에 만들어지는 반도체 소재의 블록을 가리킨다. 전형적으로, 집적 회로들은 포토리소그래피와 같은 공정들을 통해 반도체급 실리콘(electronic-grade silicon, EGS) 또는 기타 반도체(GaAs와 같은)로 된 단일한 웨이퍼 상에서 대형 배치(large batches)로 제조된다. 웨이퍼는 수많은 조각들로 커팅('다이싱')되며, 이들 각각은 그 회로의 한 복사품을 포함하고 있다. 이 조각들 각각이 다이라고 불린다.
임베디드 웨이퍼 레벨 볼 그리드 어레이(Embeded Wafer Level Ball Grid Array, eWLB)는 집적 회로들을 위한 패키징 기술이다. 패키지 상호연결들이 실리콘 칩들과 캐스팅 컴파운드로 만들어진 인공 웨이퍼 상에 적용된다. eWLB는 전통적인 웨이퍼 레벨 볼 그리드 어레이 기술(Wafer Level Ball Grid Array, WLB 또는 Wafer Lever Package, WLP). eWLB 기술 배후의 주된 원동력은 상호연결 경로 설정을 위한 더 많은 공간을 확보한다는 것이었다.
'갈바노미터 스캐너 레이저(galvanometer scanner laser)'라는 용어는 갈바노미터 스캐너를 통해 제어되는 레이저 빔 움직임을 가리킨다. 이 스캐너는 X축 및 Y축으로 입사 레이저 빔을 편향시키는 2개의 갈보 스캔 미러(galvo scan mirror)를 포함한다. 2개의 스캔 미러들 이후에는, 레이저 빔의 초점을 맞추기 위한 초점 렌즈가 있다. 상하 이동 및 전후 이동하는 2축 운동을 구현하는 것은 기판을 싱귤레이션하기 위한 레이저의 스캐닝으로 이끈다. 갈보 스캐너 이후에 초점 맞춰진 빔이 기판을 싱귤레이션하는 데에 이용된다.
'집적 회로', 'IC', '마이크로 칩', '실리콘 칩', '컴퓨터 칩', 또는 '칩'은 특별히 준비된 실리콘(또는 다른 반도체)의 조각을 가리키는데, 여기로 전자 회로가 포토리소그래피 기술을 이용하여 에칭된다. 실리콘 칩들은 논리 게이트, 컴퓨터 프로세서, 메모리 및 특별한 장치들을 포함할 수 있다. 칩이 부서지기 쉽기 때문에, 통상 강인한 플라스틱 패키지로 둘러싸인다. 칩과의 전기적 접촉이 패키지로부터 돌출된 금속 레그들을 통해 제공된다.
'커프(kerf)'라는 용어는 쏘에 의해 뒤에 남겨지는 좁은 채널을 가리키며, 그 폭의 측정은 쏘 블레이드의 폭, 블레이드의 톱니의 설정, 커팅 과정에서 초래된 흔들림의 양, 컷의 측면 밖으로 나온 소재의 양을 포함하여 몇가지 인자들에 따라 달라진다. 레이저를 이용할 때, 커프는 커팅되고 있는 소재의 특성, 작업 대상물 두께, 렌즈 초점 길이 및 레이저에 사용된 커팅 가스의 타입에 따라 달라진다.
'레이저 어블레이션(laser ablation)'은 고체 표면에 레이저 빔을 조사함으로써 소재를 제거하는 공정을 가리킨다. 낮은 레이저 플럭스에서, 소재는 흡수한 레이저 에너지로 가열되며 증발하거나 승화된다.
'오가닉 랜드 그리드 어레이(organic land grid array)' 또는 'OLGA'는 패턴화된 도체 트레이스(trace)를 가진 오가닉 기판과 공기 캐비티를 가진 리드(lead) 없는 패키지를 가리킨다. 서로 다른 파장들을 가진 ASIC와 LED들이 특정한 적용예에 따라 그 패키지에 통합된다. 패키지의 바닥면 상의 리드(터미널 핀)를 통해 연결이 이루어진다. 이 리드들은 PCD 상에 직접 솔더링될 수 있다.
'패키지 스태킹(package stacking)' 또는 '패키지 온 패키지(package on package)'라는 용어는 수직하게 구별되는 로직과 메모리 볼 그리드 어레이(BGA) 패키지들을 조합하는 집적 회로 패키징 방법을 가리킨다. 둘 또는 그 이상의 패키지들이 서로의 정상에 설치되어 있다(즉, 그들 사이의 신호를 중개하는 표준 인터페이스를 가지고 스태킹된다). 이것은 이동 전화, 개인용 정보 단말기(PDA), 디지털 카메라와 같은 장치 내에서 보다 높은 부품 밀도를 가능하게 한다.
'포토리소그래피' 또는 '광학 리소그래피'라는 용어는 박막 필름 또는 기판의 벌크의 패턴 부분들을 미세 제조하는 데에 이용되는 공정을 가리킨다. 포토마스크로부터 기판 상의 감광 화학 '포토레지스트'로 기하학적 패턴을 전사하는 데에 빛이 이용된다.
'싱귤레이션(singulation)', '다이 커팅(die cutting)', '다이싱(dicing)'이라는 용어는 복수의 동일한 집적 회로들을 포함하고 있는 웨이퍼를, 각각 그 회로들 중 하나를 포함하고 있는 개별적인 다이들로 줄이는 공정을 가리킨다. 이 공정에는 스크라이빙(scribing)과 브레이킹(breaking), 기계적 쏘잉 또는 레이저 커팅이 개입될 수 있다. 다이싱 공정에 이어서 개별적인 실리콘 칩들은 칩 캐리어(chip carrier)로 포장되는데, 이들은 컴퓨터와 같은 전자 장치들을 구축하는 데에서의 사용에 적합하다.
여기서 사용되는 다른 기술적인 용어들은 다양한 기술 용어집에서 예시되는 것과 같이 그것들이 사용되는 분야에서 통상의 의미를 가진다. 이 비한정적인 예들에서 논해지는 특정한 값들과 구성들은 바뀔 수 있으며, 단지 적어도 한 실시예를 설명하기 위해 인용된 것이고, 그 범위를 한정하려고 의도된 것이 아니다.
바람직한 실시예들의 설명
다이 준비는 전형적으로 기판 장착에 이은 기판 다이싱 또는 커팅을 포함한다. 기판은 전형적으로 폴리머 레진 몰드 컴파운드이다. 본 발명은 기판을 커팅 지그 상에 장착하기 위해 진공압을 활용한다. 그후에, 레이저 기술이 기판을 섹션들(즉, 칩들)로 커팅하는 데에 이용된다.
도 1은 레이저 어블레이션에 의해 커팅되고 있는 기판을 묘사하고 있다. 초점 렌즈는 레이저 빔을 레이저 소프트 어블레이션 스폿(320)에 있는 기판과의 접촉점으로 인도한다. 레이저 빔은 화살표(305)로 도시된 방향으로 움직인다. 스크라이브 라인 또는 싱귤레이션 스트릿(315)이 레이저에 의해 형성된다. 레이저는 기판 위에서 복수 횟수(즉, 복수 통과) 안내되어 기판을 개별적인 패키지들로 분리한다. 펄스 레이저 빔이 서로 다른 속도 및 레이저 설정인 각 통과들의 조합을 가지고 사용될 수 있다. 이것은 빠른 속도로 유닛들의 일회 통과 싱귤레이션(single pass singulation)을 가능하게 한다.
가스 튜브가 묘사되어 있다. 가스 튜브(310)의 배출구는 싱귤레이션 스트릿과 평행한 방향으로 가스 또는 압축 공기를 지향시킨다. 이것은 기판을 냉각시키며 커팅 공정으로 생겨난 입자나 부스러기를 제거한다. 도시된 바와 같이, 이것은 커팅 스트릿에 따른 빔 움직임의 방향과 정렬되어 있다.
금속 지그가 기판이 커팅되는 동안 기판을 지지하기 위해 사용된다(도시되지 않음). 이 지그는 커팅 과정에서 레이저 빔이 관통하도록 하는 트렌치(trench)들을 포함한다. 또한, 지그는 기판을 냉각하기 위해 물을 사용할 수 있다. 베이스 플레이트 내의 빌트인 배관은 커팅 과정에서 물이 순환하면서 지그로부터 열을 추출해내는 것에 의해 기판을 냉각시키는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 2a는 일실시예에 따라 레이저 어블레이션 공정에 의해 기판을 칩들로 싱귤레이션하는 레이저 커팅 방법의 순서도(100)이다. 이 공정은 기판 장착과 기판 싱귤레이션으로 분리될 수 있다. 피커(picker)(픽 앤 플레이스(pick and place) 기계 또는 로봇)이 기판 및/또는 싱귤레이션된 유닛들을 움직이는 데에 이용될 수 있다.
단계(105)에서, 기판은 버퍼 스테이션(buffer station) 상에 놓여 있다. 버퍼 스테이션은 커팅 지그 상으로의 적재에 앞서 신속-냉각 가스의 선택적인 주입과 함께 기판을 예열하기 위한 가열된 플레이트를 포함할 수 있다. 신속-냉각 가스는 가열된 폴리머 레진을 신속하게 냉각하여 예열 이후에 취해진 그 형태가 커팅 지그 상으로 폴리머 레진 컴파운드를 로드하기까지 보존되도록 한다. 이 단계는 우수한 진공 실링을 보장하는 커팅 지그 상으로 적재되기 전에 기판 상의 뒤틀림을 완화시킬 수 있다.
이후에, 픽업 장치가 버퍼 스테이션(110)으로부터 기판을 커팅 지그('지그') 상으로 로드할 수 있다. 커팅 지그는 기판이 개별적인 칩들로 커팅되는 동안 기판을 견고하게 지지한다. 기판은 진공압에 의해 고정될 수 있다. 단계(115)는 기판 상에 흡입력을 생성하고 움직임을 방지하기 위한 진공의 활성화를 묘사하고 있다. 진공 홀들은 원형이거나(정사각형 유닛들) 타원형(직사각형 유닛들)일 수 있다.
커팅 지그는 SUS(Steel Use Stainless)나 알루미늄과 같은 금속 기반 소재로 구축될 수 있다. 지그의 바닥부는 커팅 과정에서 유닛들에 대한 흡입을 가능하게 하고 이로써 유닛들의 움직임을 피하게 하는 적어도 하나의 진공 챔버를 포함할 수 있다. 각 유닛은 유닛들의 표면에 스크래치/손상을 방지하기 위해 커팅 지그로부터 잘려 아일랜드 상에 놓이고 0.2mm~1.0mm 두께(바람직하게는 0.5mm 두께)의 고무 레이어로 지지될 수 있다.
커팅('싱귤레이션')이 다음 단계(120)로서 바람직하게는 기판이 아래를 면하고 있는 채로 수행된다. 레이저는 펄스 레이저 빔을 이용하여 기판을 개별적인 칩들로 커팅할 수 있다. 펄스 레이저 빔은 기판이 서로 다른 속도 및 레이저 파라미터들로 복수 통과를 이용하여 커팅되도록 사용된다. 이것은 기판이 보다 낮은 온도로 유지되고 레이저 빔으로부터의 보다 적은 열로 인해 뒤틀림이 방지되는 것에 도움을 준다.
커팅 공정으로부터의 부스러기는 노즐을 통해 커팅 영역으로 도입된 압축 공기(예컨대, N2, Ar 또는 CO2)를 이용하여 제거될 수 있다. 노즐들은 레이저 커팅 스트릿과 평행하게 정렬되게 압축 공기를 전략적으로 도입하도록 배치될 수 있다. 부스러기는 챔버의 바닥으로부터 배출될 수 있다. 커팅 과정에서 생기는 부스러기 및 연기는 지그의 측면들 및 바닥에 위치된 배기 개구들(도시하지 않음)을 통해 제거될 수 있다. 압축 공기는 또한 커팅 스트릿을, 특히 레이저 접촉 영역을 냉각시키고, 기판과의 접촉 시의 레이저의 '불꽃 튐(sparking)'을 방지하는 데에 도움이 될 수 있다.
초과 열은 전통적인 레이저 싱귤레이션 방법들에 존재하는 흔한 문제이다. 이 문제를 극복하기 위해, 지그는 커팅 과정에서 기판을 냉각하기 위해 냉각수를 순환시키기 위한 시스템을 포함할 수 있다 냉각수의 온도는 섭씨 22도 이하(바람직하게는 섭씨 10도 또는 그 이하)이다. 이것은 커팅 과정에서 유닛들을 냉각하며, 레이저에 의해 생성된 열을 커팅 영역으로부터 효율적으로 빼낸다.
가스 또는 압축 공기는 노즐을 통해 커팅 영역(130)으로 도입될 수 있다. 레이저 빔은 압축 가스 또는 공기를 따라 커팅 노즐을 통과하여 지나갈 수 있다. 이것은 높은 속도에서 유닛들의 일회 통과 싱귤레이션을 가능하게 한다. 커팅 이후에, 커팅 지그에 지지된 싱귤레이션된 유닛들은 부스러기가 제거되고 유닛들 표면 상에 남은 커팅 버/파이버들이 제거되도록 세정될 수 있다(135). 싱귤레이션 과정에서 축적되거나 달라붙은 부스러기를 불어 날리기 위해 환기구가 작동될 수 있다. 세정 공정은 부스러기가 없는 싱귤레이션된 유닛들을 만들도록 브러싱하는 것과 같은 추가적인 단계들을 포함할 수 있다.
도 2b는 일실시예에 따른 자동 기기를 위한 세정 단계들(101)의 순서도(101)이다. 유닛들은 진공 이송 암에 의해 피킹되어(140) 제1 세정 스테이션으로 이송된다(145). 제1 세정 스테이션에서, 유닛들의 정상측이 알코올 용액(예컨대, IPA)이나 탈이온수(plain deionized(DI) water)에 가볍게 적셔진 부드러운 섬유/스폰지로 세정된다. 다음으로, 유닛들은 플리퍼 스테이션(flipper station)(150)으로 이송되고, 180도 뒤집어지며, 다른 이송 에 의해 피킹된다. 이들은 다음으로 세정을 위해 제2 세정 스테이션으로 이송된다(155). 제1 세정 스테이션에서와 같이, IPA와 같은 알코올 용액이나 탈이온수가 사용될 수 있다. 여기서 유닛들의 바닥측들이 세정된다. 다음으로, 유닛들은 노0그리드 테이블(160)로 이송되는데, 여기서 유닛들은 피커(picker)의 픽업 위치로 테이블 상에서 운반된다. 회전하는 피커 헤드는 각 유닛을 피킹하고 브러싱 스테이션으로 이송하여(165) 유닛들이 네 측면 모두에 대해 브러싱되도록 할 수 있다. 그리고 나서 유닛들은 비전 인스펙션 카메라를 통과하여 이송되고(170), 트레이로 하역된다. 남아 있는 스크랩 레일(scrap rail)은 다른 피커 암에 의해 자동적으로 제거되어 스크랩 빈(scrap bin)(도시하지 않음)으로 버려질 수 있다.
커팅 지그
싱귤레이션의 바람직한 방법에서, 커팅 지그는 싱귤레이션 과정에서 기판을 견고하게 지지한다. 2개의 구조적인 특징들이 기판이 뒤틀림 또는 다른 손상을 유발할 수 있는 폰은 온도에 도달하지 않으면서 정확하게 커팅되는 것을 가능하게 한다. 트렌치들(즉, 지그 내의 오목한 영역들)이 레이저 빔이 커팅 과정에서 관통하는 것을 가능하게 하기 위해 임베드되어 있다. 내부 배관을 가진 베이스는 냉각수가 베이스 플레이트를 통과하여 순환하도록 해준다. 이것은 지그로부터 열을 제거하여 커팅 과정에서 기판을 냉각시킨다.
도 3a는 도 2a의 방법에 사용되는 커팅 지그(200)의 평면도(202)를 묘사하고 있다. 트렌치들은 중앙부에서 그리드를 형성한다. 기판은 커팅 지그 위에 배치된다. 레이저는 트렌치들을 따라 커팅하여 기판으로부터 개별적인 패키지들을 커팅하도록 인도된다. 도 3b는 지그 내의 트렌치들(폭좁은 백색 수직 라인들)을 더 설명하기 위한 정면도(210)를 나타내고 있다. 이 트렌치들은 바람직하게는 대략 1에서 3 cm의 깊이와 1mm와 같거나 그보다 큰 폭을 가진다.
도 4a는 커팅 지그의 다른 영역들에서 취해진 측면도(220) 및 단면도들(230, 240)을 포함하는 지그의 추가 도면들을 묘사하고 있다. 도 4b는 진공 홀의 상세 부분을 묘사하고 있다.
스트립 서라운딩 레일(즉, 유닛들이 없는 스트립의 둘레)은 지그에 의해 지지되고, 핀들이 배치되어 있으며, 진공에 의해 제자리에 지지될 수 있다. 2개의 분리된 진공 라인들, 즉 스트립 레일 상에 지지하기 위한 하나와, 유닛들 상의 다른 하나가 제공되어 있다. 각 유닛을 둘러싸는 것은 금속 지그로 파인 트렌치들인데, 이들 각각은 1 cm ~ 3 cm(바람직하게는 약 2 cm 또는 그 이상)의 깊이와 최소한의 폭(유닛 커팅 커프 폭 + X mm)이다. 여기서 X 값은 각 유닛 폭 및 길이 크기에 따라 달라지며, 적어도 0.5 mm(와 같거나 그 이상)(바람직하게는 1 mm)이다. 트렌치들은 커팅 과정에서 레이저 빔이 관통하고 커팅으로부터 생성된 부스러기를 수집하도록 디자인되어 있다. 트렌치들은 매번의 스트립 커팅 이후에 고압 공기로 세정될 수 있다. 진공 홀들은 원형(직사각형 유닛들에 사용하기 위한)이거나 타원형(직사각형 유닛들에 사용하기 위한)과 같은 형상을 가질 수 있다.
물 또는 다른 유체가 싱귤레이션 과정에서 기판을 냉각하기 위해 사용될 수 있다. 도 5는 커팅 지그가 그 위에 장착될 수 있는 베이스 플레이트를 묘사하고 있다. 냉각수가 커팅 지그 및 부착된 기판을 냉각하기 위해 베이스 플레이트를 통과하여 순환된다. 화살표들은 일련의 튜브나 파이프를 통한 물의 유동 방향을 보여주고 있다.
커팅 지그는 커팅 챔버 내에 완전히 둘러싸일 수 있다. 커팅으로부터 생겨나는 부스러기나 연기는 이 챔버의 측면들 및 바닥에 배치된 복수의 배출 개구들을 통해 배출될 수 있다. 또한, 챔버의 정상에서 공기 분사가 챔버 내부의 기계적인 부분들에 축적되거나 달라붙은 부스러기로 지향될 수 있다. 이것은 부스러기가 챔버의 바닥으로부터 배출되는 것을 가능하게 해준다. 질소, 이산화탄소 또는 압축 공기가 이 목적으로 사용될 수 있다. 압축 공기가 레이저 커팅 영역과 평행하게 정렬되도록 노즐들이 배치될 수 있다. 이것은 커팅 영역을 냉각시킬 뿐만 아니라 제거되는 부스러기가 대상 소재와의 접촉 시에 레이저의 불꽃 튐을 최소화하는 데에 도움을 준다.
레이저
2가지 타입의 레이저 헤드 디자인 중 하나가 싱귤레이션에 사용될 수 있다. 한 디자인 타입은 갈바노미터 스캐너(Galvanometer Scanner)를 통해 생성된 레이저 빔이다. 초점 렌즈가 기판의 표면으로의 레이저 빔의 수직한 통과를 가능하게 하기 위해 사용된다. 빔 출력 강도 및 커팅될 기판 상에서의 그 분포에 따라 초점 렌즈는 통상적인 초점 렌즈, F-세타(F-theta) 초점 렌즈 또는 텔레센트릭(telecentric) 렌즈일 수 있다. 일반적인 싱귤레이션 적용예들에 대해 F-세타 초점 렌즈는 100 mm x 100 mm 또는 이보다 작은 스캐닝 영역에 적합하다. 이 방법은 레이저 빔이 서로 다른 속도와 레이저 파리미터들로의 통과들의 조합으로 기판을 성형하는 것을 가능하게 한다. 대안으로서, 커팅 노즐이 압축 가스(N2/CO2) 또는 공기로 이용될 수 있다. 이것은 높은 속도에서 유닛들의 일회 통과 싱귤레이션을 가능하게 한다.
바람직한 방법에서, 본 발명은 비용이 낮고 유지관리가 필요 없거나 최소한이며 커팅 공정을 위한 다른 규준을 충족하는 점에서 커팅을 위해 레이저를 이용한다. 그러나 커팅 접근법에는 높은 품질의 에지를 가진 기판들을 효율적으로 만들기 위한 노력들이 포함되어야 한다.
기판들의 에지 품질을 최적화하기 위해, 둘레 가열은 최소한이어야 한다. 이것은 소재들에 대한 어블레이션 문턱값 위에서 전달되는 전체 레이저 출력의 부분을 최대화하는 것을 의미한다. 이를 위한 한 방법은 짧은 펄스 지속 시간과 빠른 상승 시간을 가진 펄스들을 구비한 레이저를 사용하는 것이다. 각 펄스에 의해 생성된 열은 적으며 다음 번 펄스가 도달하기 전에 발산될 시간을 가진다. 이와 관련하여, 펄스 레이저가 지속파(Continuous-Wave, CW) 레이저보다 선호된다. 펄스 레이저는 10-200W의 출력을 가진 나노초(ns)의 근적외선(Near Infra-Red, NIR) 레이저(Nd:YAG 레이저 또는 파이버 레이저와 같은) 또는 펄스폭 조정 가능 ns NIR 레이저(1 ns 내지 500 ns의 펄스 폭과 같은)일 수 있다. 레이저는 멀티 라인(multi-line) 및 멀티 레이어(multilayer) 공정으로 적용될 수 있다.
싱귤레이션 공정은 소재들을 제거하기 위해 소프트 어블레이션 기술을 이용할 수 있다. 높은 에지 품질을 얻는 것은 싱귤레이션의 정확한 요구조건에 대해 수많은 레이저 파리미터들이 최적화될 것을 필요로 한다. 이 파라미터들에는 레이저 펄스 지속 시간(pulse duration), 펄스 레이트(pulse rate), 드웰 타임(dwell time), 레이저 출력, 모드 품질(mode quality) 및 커팅이 포함된다. 싱귤레이션 공정은 주기적인 파라미터 교체로 향상될 수 있다. 높은 반복률 '정리 통과(cleaning pass)가 커프 마무리를 향상시킬 수 있다.
둘레 열 효과를 제한하는 것과 관련하여, 레이저 펄스의 공간적 한정이 일시적인 한정만큼 중요할 수 있다. 분산된 영역보다는 작은 집중 스폿으로 초점 맞춰질 수 있는 레이저 빔을 사용하는 것이 결정적일 수 있다. 이런 타입의 스폿은 TEM00 (Transverse Electro Magnetic) 싱글-모드 출력을 만들어내는 레이저를 디자인하는 것에 의해 얻어지는데, 여기서 이 빔은 그 출력 정점이 중앙에 있는 둥근 단면을 가진다. 레이저에서 일반적인 법칙으로서, 출력이 상승함에 따라 높은 모터 품질을 유지하는 것이 점점 어려워진다. 그러나 싱귤레이션은 기계적인 쏘잉과 경쟁하기 위해 속도 및 비용 효율을 전달하는 상대적으로 높은 출력 레벨을 필요로 할 수 있다. 따라서 레이저는 TEM00 출력과 함께 이 높은 출력 레벨을 전달하도록 조심성 있게 디자인되어야만 한다.
하이-펄스 반복률(high-pulse repetition rate)이 또한 바람직할 수 있다. 이것은 점선 컷을 만들어내지 않으면서 소재를 가로지르는 레이저 빔의 신속한 스위핑(sweeping)을 가능하게 한다. 패키지 싱귤레이션을 위해, 10 kHz 아래의 반복률은 공정 속도를 제한할 것이다. 이런 이유로, 10 kHz보다 높은 펄스 반복률을 가진 싱귤레이션 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.
이론상, 레이저는 일회 커팅에서 합계 1 mm 두께에서도 패키지 전체를 관통하여 커팅할 수 있다. 그러나 이를 얻기 위해 필요한 드웰 타임은 유해한 열 효과(즉, 거친 연소 에지)를 초래할 것이다. 보다 나은 결과들이 복수의 순차 컷들을 이용한 커팅에 의해 얻어질 수 있다. 예를 들어, 1 mm 두께 패키지 또는1.2mm 두께와 같이 그 이상의 두께에 대해, 복수 통과들이 높은 처리량과 에지 품질의 최적 조합을 가져다 주기에 이상적일 수 있다.
작업예
OLGA가 부착된 인터포저의 싱귤레이션
도 6a는 OLGA가 부착된 인터포저의 스트립 패키지의 레이저 싱귤레이션에 대한 일례를 묘사하고 있다. 100 ns 펄스 NIR 파이버 레이저가 레진 몰드(즉, 기판)을 패키지들로 싱귤레이션하는 데에 사용된다. 레이저의 복수 스캔이 위에서 설명된 바와 같이 사용된다. 3번의 스캔들(즉, 라인들)이 이 예에서 사용된다. 각 스캔은 기판이 개별적인 패키지들로 분리될 때까지 보다 부드럽고 보다 완전한 싱귤레이션 스트릿(315)을 이끈다.
제1 스캔은 16 W의 출력, 300 mm/s의 속도 및 150 kHz의 주파수로 수행된다. 이 싱귤레이션의 결과가 도 6b에 묘사되어 있다. 직선형의 깔끔한 그루브가 싱귤레이션 스트릿(315)을 따라 형성된다. 제2 단계는 28 W의 출력, 500 mm/s의 속도 및 150 kHz의 주파수로 수행된다. 이 싱귤레이션 결과가 도 6c에 나타나 있다. 단계 2에서 특정한 커팅 깊이가 에지 연소 없이 생성된다.
제3 단계는 68 W의 출력, 750 mm/s의 속도 및 150 kHz의 주파수로 수행된다. 이 싱귤레이션의 결과가 도 6d에 나타나 있다. 직선형의 깔끔한 그루브가 싱귤레이션 스트릿(315)을 따라 형성된다. 제4 단계는 45 W의 출력, 750 mm/s의 속도 및 200 kHz의 주파수로 수행된다. 이 싱귤레이션의 결과가 도 6e에 나타나 있다. 최종 싱귤레이션 단계는 도 6f에 나타낸 바와 같이 기판이 보다 작은 패키지들로 분리되도록 완료된다. 패키지들의 바닥의 도면(320)이 패키지들의 정상의 도면(325)과 함께 나타나 있다.
도 6g는 싱귤레이션 이후에 개별적인 패키지들의 에지를 묘사하고 있다. 칩들은 깔끔한 정상 표면과 깔끔하고 직선형인 측벽을 가지고 있다.
레이저의 선택
레이저는 신뢰성 있고, 비용 효율적이며, 커팅 공정을 충족하기에 충분하여야 한다. CW 레이저보다는 펄스 레이저가 사용된다. 예를 들어, 10~200 W의 출력을 가진 ns NIR 파이버 레이저 또는 펄스 폭 조정 가능 ns NIR 파이버 레이저가 사용될 수 있다. Nd:YAG 레이저와 같은 다른 타입의 레이저들도 역시 사용될 수 있다.
싱귤레이션 공정
레이저 소프트 어블레이션은 복수 라인, 복수 레이어 공정에 사용될 수 있다. 주기적인 파라미터의 변경이 공정 속도 및 패키지들의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 고-반복률 '정리 통과'가 커프 마무리를 향상시킬 수 있다.
본 발명이 특정한 실시예들 및 적용예들의 관점에서 요약되거나 상세한 형태 양쪽으로 설명되었으나, 이 설명들이 어떤 식으로든 그 범위를 그런 실시예들 및 적용예들로 한정하도록 의도된 것이 아니며, 여기서 설명된 방법 및 시스템의 설명된 실시예, 적용예 및 상세 및 그 작동에서 많은 대체물, 변경 및 변형이 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 해당 분야의 통상의 지식을 가진 사람에 의해 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 레이저 어블레이션 공정에 의해 폴리머 레진 컴파운드를 패키지들로 싱귤레이션하기 위한 시스템으로서,
    버퍼 스테이션;
    레이저; 및
    상기 폴리머 레진 컴파운드를 지지하기 위한 지그를 포함하고,
    상기 레이저는 상기 지그 내에 임베드된 트렌치들을 따라 커팅하고,
    상기 지그는 내부 파이프들의 시스템을 가진 베이스 플레이트를 통과하여 액체를 순환시키는 것에 의해 냉각되는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트렌치들은 대략 1 내지 3 cm의 깊이와 1 mm와 같거나 그보다 큰 폭을 가지는 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 트렌치들은 0.5 mm와 같거나 그보다 큰 폭을 가지는 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 진공 압력이 상기 폴리머 레진 컴파운드를 상기 지그에 대해 지지하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 레이저는 10 kHz 및 그 이상의 반복률을 가진 펄스 레이저인 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 스테이션은 가열 요소를 포함하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 스테이션은 예열 이후에 취했던 형태를 보존하기 위해 신속-냉각 가스가 가열된 폴리머 레진 컴파운드를 신속하게 냉각하도록 하는 가스 이젝터를 포함하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 압축 공기 또는 가스 공급원은 압축 공기 또는 가스를 상기 레이저의 방향으로 강제하는 시스템.
  9. 레이저 커팅 공정에 의해 폴리머 레진 컴파운드를 패키지들로 싱귤레이션하는 방법으로서,
    상기 폴리머 레진 컴파운드를 커팅 지그 상으로 로드하는 단계;
    상기 폴리머 레진 컴파운드를 상기 커팅 지그로 고정하도록 진공을 활성화하는 단계;
    상기 커팅 지그에 임베드된 일련의 트렌치들을 따라 상기 폴리머 레진 컴파운드를 커팅하기 위해 펄스 레이저를 활성화하는 단계; 및
    상기 폴리머 레진 컴파운드를 냉각하기 위해 상기 커팅 지그의 베이스 플레이트를 통과하여 액체를 순환시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 폴리머 레진 컴파운드를 상기 커팅 지그 상으로 로드하기 전에 버퍼 스테이션에서 상기 폴리머 레진 컴파운드를 예열하는 추가 단계를 포함하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 폴리머 레진 컴파운드를 상기 커팅 지그 상으로 로드하기 전에, 예열 이후에 상기 폴리머 레진 컴파운드가 취한 형태를 보존하기 위해 상기 가열된 폴리머 레진을 신속히 냉각하도록 신속-냉각 가스를 주입하는 추가 단계를 포함하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 레이저에 의해 어블레이션되는 영역을 냉각하기 위해 가압 공기 또는 가스를 상기 레이저의 방향으로 분사하는 추가 단계를 포함하는 방법.
  13. 제9항에 있어서, 부스러기를 제거하기 위해서 가압 공기 또는 가스를 상기 레이저의 방향으로 분사하는 추가 단계를 포함하는 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 커팅 지그의 에지들을 따른 하나 또는 그 이상의 개구들을 통과하여 부스러기 및/또는 연기를 배출하는 추가 단계를 포함하는 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 커팅 지그로부터 패키지들을 제거하는 추가 단계와, 상기 패키지들을 세정 스테이션으로 이송하는 추가 단계를 포함하는 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112570386B (zh) * 2020-12-09 2022-05-24 云南电网有限责任公司临沧供电局 一种微重力环境无尘激光清洗装置和方法
CN112846533A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 武汉华工激光工程有限责任公司 一种用于5g连接器的铍铜合金材料的激光切割方法
US11705365B2 (en) * 2021-05-18 2023-07-18 Applied Materials, Inc. Methods of micro-via formation for advanced packaging
CN113977099B (zh) * 2021-12-07 2023-12-19 北京卫星制造厂有限公司 一种用于纤维复合材料的超快激光铣方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100508916B1 (ko) * 2003-03-21 2005-08-19 로체 시스템즈(주) 예열수단을 가지는 유리판커팅장치
JP2007038274A (ja) * 2005-08-04 2007-02-15 Kawamura Seiki Kk プリプレグの切断方法
KR100707961B1 (ko) * 2006-07-12 2007-04-16 주식회사 쿠키혼 레이저 가공방법 및 레이저 가공장치
JP2007235069A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Tokyo Seimitsu Co Ltd ウェーハ加工方法
JP2008135795A (ja) * 1999-03-19 2008-06-12 Denso Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2010045190A (ja) * 2008-08-12 2010-02-25 Tokyo Electron Ltd 加熱システム、塗布、現像装置及び塗布、現像方法並びに記憶媒体

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04323034A (ja) * 1991-04-24 1992-11-12 Matsushita Electric Works Ltd 積層板の製造方法
JP4151164B2 (ja) * 1999-03-19 2008-09-17 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
KR100458502B1 (ko) * 2000-09-06 2004-12-03 삼성전자주식회사 웨이퍼에 인식 부호를 마킹하는 방법 및 장치
US6770544B2 (en) * 2001-02-21 2004-08-03 Nec Machinery Corporation Substrate cutting method
US20060086703A1 (en) * 2004-08-18 2006-04-27 Ling Liu System and method for singulating a substrate
US20080213978A1 (en) * 2007-03-03 2008-09-04 Dynatex Debris management for wafer singulation
JP2011156582A (ja) * 2010-02-03 2011-08-18 Disco Abrasive Syst Ltd Ｃｏ２レーザによる分割方法
JP5510806B2 (ja) * 2010-03-04 2014-06-04 三菱マテリアル株式会社 レーザ加工方法
JP2012069919A (ja) * 2010-08-25 2012-04-05 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP6149277B2 (ja) * 2011-03-30 2017-06-21 ボンドテック株式会社 電子部品実装方法、電子部品実装システムおよび基板
JP2013041999A (ja) * 2011-08-17 2013-02-28 Nec Corp モジュール部品の製造方法、モジュール部品の製造装置及びモジュール部品集合体
JP2013121598A (ja) * 2011-12-09 2013-06-20 Disco Corp 被加工物の切断方法及びレーザ加工装置
JP2013123748A (ja) * 2011-12-16 2013-06-24 V Technology Co Ltd レーザ加工装置及びレーザ加工方法
CN104011836B (zh) * 2011-12-26 2017-07-25 三井—杜邦聚合化学株式会社 激光切割用膜基材、激光切割用膜以及电子部件的制造方法
JP6082702B2 (ja) * 2011-12-28 2017-02-15 古河電気工業株式会社 基板切断用治具、加工装置および基板切断方法
JP2013168417A (ja) * 2012-02-14 2013-08-29 Nitto Denko Corp 基板搬送方法および基板搬送装置
JP2014140855A (ja) * 2013-01-22 2014-08-07 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置
CN203171147U (zh) * 2013-03-14 2013-09-04 镭射谷科技(深圳)有限公司 双激光切割机
JP2014204033A (ja) * 2013-04-08 2014-10-27 日東電工株式会社 半導体装置の製造方法
JP2016030277A (ja) * 2014-07-29 2016-03-07 株式会社ディスコ パッケージ基板の加工方法
JP6430759B2 (ja) * 2014-09-24 2018-11-28 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP2017056465A (ja) * 2015-09-14 2017-03-23 株式会社ディスコ パッケージ基板の加工方法
KR102568797B1 (ko) * 2018-06-21 2023-08-21 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008135795A (ja) * 1999-03-19 2008-06-12 Denso Corp 半導体装置およびその製造方法
KR100508916B1 (ko) * 2003-03-21 2005-08-19 로체 시스템즈(주) 예열수단을 가지는 유리판커팅장치
JP2007038274A (ja) * 2005-08-04 2007-02-15 Kawamura Seiki Kk プリプレグの切断方法
JP2007235069A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Tokyo Seimitsu Co Ltd ウェーハ加工方法
KR100707961B1 (ko) * 2006-07-12 2007-04-16 주식회사 쿠키혼 레이저 가공방법 및 레이저 가공장치
JP2010045190A (ja) * 2008-08-12 2010-02-25 Tokyo Electron Ltd 加熱システム、塗布、現像装置及び塗布、現像方法並びに記憶媒体

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EP3668677B1 (en) 2022-07-20
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